DE4116144A1 - Verfahren zur filtration von wasser und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ein- oder Mehr­ schichtfiltration von Wasser oder anderen Flüssigkeiten, bei dem das Wasser ein Filterbett abwärts durchströmt, das eine untere, nicht belüftete Filterschicht zur mechanischen Filtration und eine obere, belüftete Filterschicht zur bio­ logischen Filtration aufweist.

Ein Verfahren der angegebenen Art ist bekannt. Es wird bei der Aufbereitung von Trinkwasser oder von Abwasser einge­ setzt. Durch die Belüftung der oberen Filterschicht wird die dort vorhandene biologische Aktivität intensiviert, wo­ durch eine hohe Filtergeschwindigkeit erzielt werden kann. Die untere, unbelüftete Filterschicht dient zur mechanischen Feinfiltration, die ein ruhendes, nicht durch aufsteigende Luftblasen gestörtes Filterbett erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren in der Weise zu verbessern, daß eine Optimierung der Filter­ leistung erreichbar ist und eine Anpassung an Schwankungen im Aufbereitungsprozeß ermöglicht wird. Weiterhin soll die Wartung und Reparatur der Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens verbessert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Mittel zur Belüftung der oberen Filterschicht über die horizontale Querschnittsfläche des Filterbetts gleich­ mäßig verteilte Luftaustrittsöffnungen aufweisen, deren Lage in vertikaler Richtung veränderbar ist. Mit der Er­ findung wird somit die Möglichkeit geschaffen, die Höhe der belüfteten und der unbelüfteten Filterschicht betriebs­ abhängig zu variieren und den jeweiligen Gegebenheiten zur Erreichung einer maximalen Filtergeschwindigkeit bzw. -wir­ kung anzupassen. Unter Filterwirkung ist hierbei die bio­ logische Abbauleistung von beispielsweise Nährstoffen im Wasser und unter Filtergeschwindigkeit ist hierbei die Durch­ satzgeschwindigkeit des zu filtrierenden Wassers gemeint. Weiterhin wird mit der Erfindung die Möglichkeit geschaffen, die Mittel zur Belüftung beim Rückspülen des Filterbettes durch Anheben oder Absenken in eine Position zu bringen, in der der Rückspülvorgang nicht beeinträchtigt wird. Werden die Belüftungsmittel bis auf den Boden der unteren Filter­ schicht abgesenkt, so können sie auch zur Rückspülung des Filterbetts mit Luft genutzt werden, so daß zusätzliche Einrichtungen für die Zuführung von Spülluft entfallen kön­ nen. Zur Erleichertung von Wartungs- und Reparaturarbeiten kann ein Herausheben der Belüftungsmittel aus dem Filterbett erfolgen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die Mittel zur Belüftung der oberen Filter­ schicht aus einem in einer horizontalen Ebene liegenden Belüftungsrohrboden bestehen, der durch eine Hubvorrichtung in vertikaler Richtung bewegbar ist. Hierbei kann ferner vorgesehen sein, daß der Belüftungsrohrboden mit einer Hub­ vorrichtung aus dem das Filterbett aufnehmenden Filterbecken heraushebebar ist, um Wartungsarbeiten im Filterbecken und am Belüftungsrohrboden leichter ausführen zu können. Der Be­ lüftungsrohrboden kann vorteilhaft von einer auf dem Rand des Filterbeckens aufliegenden Trägeranordnung getragen sein. Auf diese Weise wird eine Beeinträchtigung der Fil­ terstrecke und der dort herrschenden Strömungsverhältnisse durch den Einbau von Trägern vermieden.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Schaffung eines Belüftungsrohrbodens zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Belüftungsrohrboden besteht nach einem Vor­ schlag der Erfindung aus einem über dem Filterbett angeord­ neten, an eine Luftquelle anschließbaren, horizontalen Ver­ teilerrohr, von dem mehrere nach unten in das Filterbett führende Anschlußrohre abzweigen, die jeweils ein aus Längs­ und Querrohren bestehendes, horizontales Rohrelement mit Luftaustrittsöffnungen tragen. Vorzugsweise ist das Vertei­ lerrohr als Ring ausgebildet, der von einer Trägeranordnung getragen wird, an der die Hubvorrichtungen angreifen.

Erfindungsgemäß kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Luftaustrittsöffnungen durch einen luftdurchlässigen Fil­ tereinsatz verschlossen sind. Der Filtereinsatz kann in einem in die Rohrwand eingesetzten und mit einer Bodenöff­ nung versehenen Napf angeordnet sein und darin durch einen Ringflansch gehalten sein. Eine andere Ausführungsform kann erfindungsgemäß darin bestehen, daß die Luftaustrittsöff­ nungen durch einen Rohrstutzen gebildet sind, auf dessen Öffnung ein von einer mit dem Rohrstutzen verbundenen Kappe gehaltener, scheibenförmiger Filtereinsatz aufliegt. Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, daß die Luftaus­ trittsöffnungen durch einen porösen Belüftungsschlauch ge­ bildet sind, wobei der Belüftungsschlauch in einem porösen Schutzschlauch angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Wasser­ aufbereitungsanlage mit zwei erfindungsgemäß aus­ gerüsteten Filterbecken,

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 des Filterbeckens gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 des Filterbeckens gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines Querrohres des erfindungsgemäßen Belüftungsrohr­ bodens mit einer Luftaustrittsöffnung mit Filter­ einsatz,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungs­ form einer Luftaustrittsöffnung mit Filterein­ satz und

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen als poröser Schlauch ausgebildeten Luftaustritt für eine erfindungsgemäße Filterbettbelüftung.

In den Fig. 1 - 3 sind zwei Filterbecken 1, 2 einer Wasser­ aufbereitungsanlage dargestellt, denen das Rohwasser über einen Zulaufkanal 3 zugeführt wird. Über dem Boden 4 der Filterbecken 1, 2 befindet sich ein Rost 5, der zwei Schich­ ten 6, 7 aus Filtermaterial trägt. Die untere Filterschicht 6 besteht aus Material zur Feinfiltration. Die obere Fil­ terschicht 7 besteht aus einem porösen grobkörnigeren Ma­ terial, das als Träger für eine Biomasse dient. Beide Fil­ terschichten 6, 7 bilden zusammen das Filterbett. Die Fil­ terbecken 1, 2 sind im Betrieb bis zu dem mit 8 bezeich­ neten Füllstand mit Wasser gefüllt. Über einen Ablaufkanal 9 wird das unter dem Rost 5 ankommende Reinwasser abgelei­ tet.

Um die Aktivität aerober Mikroorganismen in der oberen Fil­ terschicht 7 zu steigern und damit die Filterleistung zu erhöhen, ist ein Eintrag von Sauerstoff durch Belüftung in diese Filterschicht erforderlich. Hierzu ist am unteren Rand der Filterschicht 7 ein Belüftungsrohrboden 10 vor­ gesehen, der aus einzelnen, in gleichmäßigem Abstand in einer horizontalen Ebene angeordneten Querrohren 11 besteht, die an Längsrohren 12 befestigt sind und durch diese mit Luft gespeist werden können. Die Querrohre 11 weisen auf ihrer Oberseite jeweils mehrere Luftaustrittsöffnungen auf. Die Längsrohre 12 sind jeweils über zwei vertikal nach oben führende Anschlußrohre 13 an ein Verteilerrohr 14 ange­ schlossen, das über dem Filterbecken 1 bzw. 2 auf Trägern 15 ruht, die in Führungen im Beckenrand gelagert sind. Die Träger 15 sind an nicht näher dargestellte Hubvorrichtungen angeschlossen, mit denen sie in vertikaler Richtung bewegt und soweit angehoben werden können, daß der Belüftungsrohr­ boden 10 aus dem Filterbecken 1 bzw. 2 heraustritt. Das Verteilerrohr 14 ist über eine flexible Rohrleitung 16 und eine festverlegte Rohrleitung 17 mit einem Luftgebläse 18 verbunden, durch welches Luft mit einem Überdruck in das Verteilerrohr 14 gefördert werden kann. Die Luft gelangt dann über die Anschlußrohre 13 und die Längsrohre 12 in die Querrohre 11 und tritt an den in den Querrohren 11 vor­ handenen Luftaustrittsöffnungen gleichmäßig verteilt in die Filterschicht 7 aus.

Der beschriebene Belüftungsrohrboden 10 kann durch die be­ schriebenen Einrichtungen angehoben oder abgesenkt werden, um dadurch je nach den bestehenden Anforderungen eine op­ timale Einstellung der biologischen Filterschicht zu er­ möglichen. Die Ausbildung und Lagerung des Belüftungsrohr­ bodens 10 macht ferner Durchführungen durch die Wand des Filterbeckens 1 bzw. 2 entbehrlich und vermeidet dadurch Abdichtungsprobleme. Zu Wartungszwecken kann der Belüf­ tungsrohrboden vollständig aus dem Filterbecken herausge­ hoben werden. Weiterhin erlaubt die Ausgestaltung des Be­ lüftungsrohrbodens auch einen nachträglichen Einbau in vor­ handene Filteranlagen. Das Luftgebläse 18 kann im Gegensatz zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch auf dem Ver­ teilerrohr angeordnet sein. Hierbei erübrigen sich flexible Ausgestaltungen der das Luftgebläse mit dem Verteilerrohr verbindenden Rohrleitungen, da das Luftgebläse gemeinsam mit dem Verteilerrohr angehoben oder abgesenkt wird.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Gestaltung der Luftaustrittsöffnungen in den Querrohren 11. In einer Bohrung 19 ist ein tiefgezogener Napf 20 mit einer Boden­ öffnung 21 eingesetzt. Der Napf 20 enthält ein kreisschei­ benförmiges Filterelement 22 aus einem porösen, luftdurch­ lässigen Material. Ein auf den Napf 20 aufgesetzter Flansch­ ring 23, der gemeinsam mit dem Napf 20 durch Schrauben an der Wand des Querrohrs 11 befestigt ist, hält das Filter­ element 22 in dem Napf 20 fest.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform für die Gestal­ tung der Luftaustrittsöffnung. Hierbei weist das Querrohr 11 einen nach außen gerichteten Rohrstutzen 23 auf, auf den das Filterelement 22 von außen aufgesetzt wird. Mit einer auf den Rohrstutzen 23 aufschraubbaren, durchbohrten Kappe 24 wird das Filterelement 22 festgehalten.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Querrohre 11 durch einen porösen Belüftungsschlauch 25 und einen die­ sen umgebenden, ebenfalls porösen Schutzschlauch 26 ersetzt sind. Während der Belüftungsschlauch 25 aus einem feinpo­ rigen, flexiblen Material besteht, kann der Schutzschlauch 26 aus einem steifen Drahtgeflecht oder einem aus einem Lochblech hergestellten Rohr bestehen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Ein- oder Mehrschichtfiltration von Wasser oder anderen Flüssigkeiten, bei denen das Wasser ein Fil­ terbett abwärts durchströmt, das eine untere, nicht be­ lüftete Filterschicht zur mechanischen Filtration und eine obere, belüftete Filterschicht zur biologischen Filtration aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (10) zur Belüftung der oberen Filterschicht (7) über die horizontale Querschnittsfläche des Filterbetts gleichmäßig verteilte Luftaustrittsöffnungen aufweisen, deren Lage in vertikaler Richtung veränderbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Belüftung der oberen Filterschicht (7) aus einem in einer horizontalen Ebene liegenden Belüf­ tungsrohrboden (10) bestehen, der durch eine Hubvorrich­ tung in vertikaler Richtung bewegbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungsrohrboden (10) mit einer Hubvorrichtung aus dem das Filterbett aufnehmenden Filterbecken heraus­ hebbar ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Belüftungsrohrboden (10) von einer auf dem Rand des Filterbeckens (1, 2) aufliegenden Trä­ geranordnung (15) getragen wird.

5. Belüftungsrohrboden zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein über dem Filterbett angeordnetes, an eine Luftquelle (18) anschließbares, horizontales Verteiler­ rohr (14), von dem mehrere nach unten in die Filter­ schicht (7) führende Anschlußrohre (13) abzweigen, die jeweils ein aus Längsrohren (12) und Querrohren (11) bestehendes, horizontales Rohrbodenelement mit Luft­ austrittsöffnungen tragen.

6. Belüftungsrohrboden nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verteilerrohr (14) als Ring ausge­ bildet ist, der von der Trägeranordnung (15) getragen wird, an der die Hubvorrichtungen angreifen.

7. Belüftungsrohrboden nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustritts­ offnungen durch ein luftdurchlässiges Filterelement (22) verschlossen sind.

8. Belüftungsrohrboden nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (22) in einem in die Rohrwand eingesetzten und mit einer Bodenüffnung (21) versehenen Napf (20) angeordnet ist und darin durch einen Ringflansch (27) gehalten ist.

9. Belüftungsrohrboden nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsöffnungen durch einen Rohrstutzen (23) gebildet sind, auf dessen Öffnung ein von einer mit dem Rohrstutzen (23) verbun­ denen Kappe (24) gehaltenes, scheibenförmiges Filter­ element (22) aufliegt.

10. Belüftungsrohrboden nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsöffnungen durch einen porösen Belüftungsschlauch (25) gebildet sind, der in einem porösen Schutzschlauch (26) ange­ ordnet ist.

11. Belüftungsrohrboden nach einem der vorhergehenden An­ sprüche dadurch gekennzeichnet daß die Luftquelle (18) auf dem Verteilerrohr (14) oder der Trägeranordnung (15) angeordnet ist.